1、整理中央铁甲堡军舰解决问题的办法英弗来息白中央铁甲堡军舰（一）李玉生 航海性能、装甲防护与火炮之间的矛盾从19世纪70-80年代，英国主力舰设计的多元化现象，是由于要从战术和技术两个角度去考虑军舰的设计。海军部也因此逐渐对军舰设计有了一个比较清晰的概念。但在海军部内，海军军械总监，海军部审计官，海军造舰总监之间，对于铁甲舰使用上的取向问题，还是不时会发生争论。因此，出现了同时建造无风帆低干舷式炮塔型主力舰和带风帆巡洋型主力舰（如1873年动工的“亚历山大”与“卤莽”）的现象。采用中央炮舱布局设计的巡洋型战列舰“亚历山大”号，这种军舰尽管无法配备厚重的装甲与更大口径的火炮，但由于具备高干舷，适航
2、性好，仍然被英国海军认为是不可缺少的远洋作战舰只。在风帆、火炮、装甲和稳性之间的取舍，成了越来越难以调和的矛盾。而这种矛盾，贯穿了这个时代的英国主力舰设计历史。由于当时使用的是复合装甲，其厚度增加所带来的防护性能的提高远逊于二十年后的那些新型装甲。对于抵御相同口径的火炮打击，复合装甲比后者要厚重得多。因此，在这样的技术水平之下，巡洋型主力舰的战斗力无疑是很难再有突破的，尽管法国和普鲁士仍在建造这种类型的军舰，但船旁列炮或者中央主炮舱的布局，以及风帆索具的重量，使她们无法配备更厚重的装甲与更大的火炮，极大地限制这种类型的军舰的发展。“亚历山大”的装甲只有12英寸厚，“卤莽”还要薄1英寸，很难抵御
3、那些越来越大的火炮。低干舷式炮塔型主力舰倒是可以很好地解决装甲防护的问题，低干舷减少了防护面积，降低了重心，使装甲厚度可以增加。但正是低干舷带来了亟须提高其稳性的要求。随着海军工程技术的发展，船舶的稳性理论与船体线形阻力理论，在19世纪60年代逐渐被摸索出来。以里德为代表的一小批舰船设计师和以弗洛德为代表的实验工作者，不断在该领域进行研究，尤其是后者进行的水槽试验，对稳性理论的建立作出了很大的贡献。由此，对船舶的稳性与阻力问题的认识，也从以前的凭经验过渡到精确的量化确定。但对于其他许多舰船设计师，他们依然对这些理论十分陌生。里德爵士，实际执掌1863-1870年间英国主力舰设计的工程师撇开许多
4、复杂的定义，稳性可以理解为使船舶不发生激烈的摇动。我们知道，浮力的作用线通过被排开流体体积的形心，形心也称浮力中心(简称浮心)。浮体一般受到两个作用力，一是重力，其作用点即为重心，另一作用力是浮力，其作用点是浮心。当浮体平衡时，其重心和浮心在同一条垂线上。当浮体倾斜时，浮心移到被排开流体的新形心上，浮力作用线铅垂向上，它和原来的重心与浮心的联线交于一点，称为定倾中心。如果定倾中心在重心之下，浮体会倾翻，浮体是转动不稳定的；如果定倾中心在重心之上，则浮体将转回原来平衡位置，浮体是转动稳定的。从重心到定倾中心的距离称为定倾中心高度，它是浮体稳定性的直接量度。可以看出，降低重心、加大船舶的宽度和提高
5、干舷都有助于改善稳性。但在安装更重火炮、配备更厚装甲和缩小防护面积的要求下，类似“蹂躏”号的围堰式（breastwork，得名于该型军舰在舰桥建筑基部有一个沿舰长方向分布的带装甲的甲板室，类似城堡的围堰）炮塔铁甲舰所采用的解决方法，恰恰是减小干舷。如果不能解决好这两个问题，看来只好建造两种类型的主力舰，分别用于保护海岸和控制海洋。正是这个原因，考虑到保护海外利益的需要，使英国在1873年动工建造了2艘高干舷带风帆的巡洋型主力舰。“蹂躏”号围堰式炮塔铁甲舰，得名于该型军舰在舰桥建筑基部有一个沿舰长方向分布的带装甲的甲板室，类似城堡的围堰。里德开创性地采用这种设计布局，希望在厚重装甲与大口径火炮之
6、间找到一个较好的平衡点，但带来的弊端是干舷低，适航性差“蹂躏”号的稳性确实令人担忧，尽管没有了帆桅，但其低干舷-最小处仅8.5英尺，仍使其战斗力大打折扣。当初，第一海军大臣米尔恩担心该舰只能在比较平静的水面上作战，事实证明这种担忧并非多余。1871年，弗洛德做了一条9英尺长的“蹂躏”号模型，在他设于朴次茅斯的水槽实验室中，分别在静水和人造浪中进行稳性试验。他将模型横倾至围堰式装甲堡的边缘接触水面后释放，模型摇晃了三十次才稳定下来。而在浪中，当人造浪高度为15-18英寸时（对应实船的海浪高度为45-54英尺），模型横摇达20并几乎倾覆。1872年4月，该舰进行了首次实船横摇试验。400名水手在舱
7、面甲板上两舷之间往复走动18次，形成7横摇。随后在8月和9月，弗洛德等人多次随船出海，观测“蹂躏”号的稳性。他们在“蹂躏”号安装了自动摇晃记录仪。其中一次遇到波长450-600英尺、波高20-26英尺的海浪，“蹂躏”号纵摇5-8，最大11.75, 横摇则达到14。在风浪中，“蹂躏”号舰艏旗杆甚至埋入水中6到8英尺，舰艏甲板长期积水6到10英寸深。同时，炮塔尽管高出水面12英尺，但在较好海况下依然难以瞄准目标。另外，持续上浪造成航行阻力增加，燃料消耗量也随之增加。因此，即使携带足够横渡大西洋的燃煤，也仅能保证军舰在本土水域附近或地中海海域活动。为进一步获得测试数据，同年11月，弗洛德等人再次随船
8、出海，到风高浪急的比斯开湾去找大风浪环境。行前，忧心忡忡的第一海军大臣米尔恩一再交代这种试验要以保证安全为前提，适可而止。当军舰抵达里斯本时，葡萄牙国王上船参观，饶有趣味地询问了弗洛德的研究课题并观看了那台自动摇晃记录仪。为了给国王演示这台设备的运作，弗洛德再次用大批水手来回走动的方法制造了横摇。为了提高“蹂躏”号的稳性，弗洛德建议给该舰安装舭龙骨。因为通过水槽试验，证明舭龙骨可以提高船舶的稳性。但里德以安装舭龙骨后容易被船坞设施碰坏为理由而拒绝。因此直到1880年“蹂躏”号才装上舭龙骨。在另一个方面，随着火炮制造技术的发展，从1873年开始，海军工程师更加迫切地面临这样一个问题：舰用装甲的改
9、进速度开始逐渐落后于火炮发展的速度。即便是低干舷式炮塔型主力舰，在应对这个问题上也显得吃力。对于那些并不编入战列的二级铁甲舰，这也许还不是大问题，但对于要冲锋馅阵的一级铁甲舰，却是生死攸关的大事。在“蹂躏”号动工一年后，她的装甲看上去似乎已经不足够了，而此时距离她的完工还有三年。每一个增厚装甲的举动都反过来刺激火炮的发展。因此，“蹂躏”号的例子证明了，单纯依靠增厚装甲所带来的轻松感是如何的短暂。而且，象“蹂躏”号那样全舰长式的装甲防护，如果再增加装甲厚度，估计什么船也扛不起。“蹂躏”号的低干舷倒是减少了需要保护的面积，里德采用8.5英寸和12英寸垂直装甲板保护除前艏楼以外的整个侧面，使这条军舰
10、被讥讽为“硬皮馅饼”。此时火炮可以击穿装甲板的最大厚度是8英寸，但足以给舰船设计师带来危机感。里德不得不为解决这个问题而思考，尽管他已经离开了海军造舰总监的职位。他明白，虽然可以在后续建造的军舰上开始采用12和14英寸的装甲板，但这不是长远的办法。因为增加装甲厚度将导致军舰在浮力与航速上的牺牲。因此，他转而考虑如何以最小的防护面积去获得良好的抗沉性。他思考的结果，也许就是“不屈”号的中央装甲堡的最初起源。他写道：这个中央装甲堡，“沿舷侧延伸200英尺，从水下6英尺到水上6英尺，然后是两道横贯船体的围壁。” 中央装甲堡“其长度只要能保证当前后围壁以外的部分被击穿进水导致下沉6英尺时，舰体仍可作为
11、一个稳定的平台和保持安全即可。”换个说法，就是将军舰设计成，在中部安排一个大约长200英尺的装甲防护区域，并能保证首尾进水也不沉没。这样，就必须增大军舰的宽度，将比英国海军现有的远洋型铁甲舰更宽，将无法保持自“勇士”号以来所一直沿用的类似巡洋舰舰型的设计。另外，考虑在中央装甲堡外的首尾部分存放燃煤容易被命中弹引燃，里得建议在投入作战前，干脆预先往这些舱室注水。为减少注水带来的重量增加，首尾部分应设计得比较狭小尖削，这也同时可以带来减少航行阻力的好处。与此同时，海军部委员会也认识到了这一点，对里德的见解表示认同。他们指示，可以在后续建造的铁甲舰上尝试采用这种配备中央装甲堡，首尾配备大量水密舱的形
12、式，以解决类似“蹂躏”号的围堰式浅水重炮舰型铁甲舰所暴露出的不足。这是该委员会首次更直接、更全面地介入与影响舰船设计师的工作，从此开创了19世纪70到80年代英国海军部直接介入主力舰设计的“委员会设计”时代。中央装甲堡的出现不过，尽管提出了集中防御的概念，但对于真正如何在主力舰设计上应用这一思想，连里德自己也没有什么更具体的想法，只是一个模糊的框架：延伸到水线以上的中央装甲堡，保护着火炮与炮塔。一艘在“蹂躏”号基础上进行了改进的围堰式铁甲舰“暴怒”号在1870年9月动工，由于该舰开始设计的时间较早，依然采用了全舰长舷侧装甲的防护布局。该舰原来由里德设计，由于“舰长“号的沉没，设计方案在海军部的
13、要求下由新任海军造舰总监的巴纳贝进行了更新，近乎重新设计。通过“蹂躏”号的航行经验，认识到“蹂躏”号上那种相对狭窄、居于舰体中部的围堰式装甲堡和高耸的舰桥对稳性十分不利，巴纳贝将围堰式装甲堡加宽到与舰体两舷等宽，以此增加稳性，并将首尾干舷达到10英尺。为避免一侧进水同时影响左右两组轮机组，首次在轮机舱的中部设置一道防水纵隔壁。这种做法被沿袭了近三十年，直到怀特设计的战列舰上依然保留这个特征。但后来证明，这道防水纵隔壁反而极易使军舰一侧进水后迅速向进水一侧翻覆。由于设计方案改动较大，该舰干脆改名为“无畏“号。适逢此时正在开始后续军舰的设计。1873年1月18日开始设计工作后，设计师们接到指示，新
14、舰设计应该“考虑作一种令人满意的厚重装甲的安排”，“具体按里德所提出的无防护首尾布局”。同时要考虑，如果舰体大小如“暴怒”级，首尾进水将会造成什么影响。具体来说，就是采用集中防御，舰体宽度要达到多少，才能在理论上保证当无防护的首尾被从一侧击穿并发生大进水导致横倾56.5度、造成船舷上沿浸水时的不沉性。而该横倾角度下的不沉性是原“暴怒”号设计时的稳定性要求。经过计算，舰体宽度要比原“暴怒”号增加11英尺，达到63英尺以上。上为“暴怒”设计方案，巴纳贝在里德的原设计方案上作改动而成。下为以此为基础，巴纳贝在缩短装甲带的基础上，提出的第一个“不屈”号设计方案巴纳贝在1月27日提出了对“新暴怒”号的几
15、项参数要求：航速13节，吃水25.5英尺，载煤1200吨。由此可以计算出舰体宽度需要达到74英尺，才能满足原“暴怒”号设计时的稳定性要求。但这已经超过英国现有船台的宽度尺寸。如果把宽度减少到70英尺，则可以解决这个问题，并且能够保证横倾50.5度时的不沉性，只比原“暴怒”号的指标降低了一点点，可以接受。一个月后，这个方案被批准，随即进入主炮选型阶段。巴纳贝提出：“在选定火炮前请记住，建造一艘军舰需要四年，在此期间海军火炮威力将会发生很大的进步。” 眼下伍尔维期皇家兵工厂和埃尔斯威克所能预见到的最大火炮是15英寸口径60吨火炮，但“（我们）所要的，是军舰完工前能造出的最大的火炮”。这话说来容易做
16、起来难。首先，越大的火炮越重，势必对军舰的排水量造成影响。军舰的大小一旦确定，为了给火炮预留足够的重量，就必须削减其他部分的重量，包括装甲。其次，可以预见未来的敌人同样也会配备相仿的火炮，这样，采用的装甲必须是可以挡住这个档次的火炮的。这就进入了一个死循环，没法转出去。使人不禁想起了里德在3年前说过的话，装甲如果还是靠增厚来抵消火炮威力的进步，不出十年就要增加到超过24英寸。在今天看来，即便是后来“不屈”号11000吨的舰体，也无法达到安装下当时所能建造的最大的火炮并且配备可以抵挡这种火炮穿透的复合装甲。如果让里德来选择，他会毫不犹豫地首先满足第二项要求，对于他来说，不沉性是无论如何要满足的。他牢牢地记住，当年他是如何地反对柯利斯那个低稳性重炮塔的“舰长”号设计方案，而对方却如何利用娴熟的交际手段说服了“上层”使“舰长”号得以完工入役，结果不出数月便葬身鱼腹。论敌的彻底完蛋，除了使他感到出于同行的痛心以外
